多无人机多目标协同侦察航迹规划算法

针对目前无人机集群对多目标进行协同侦察时,易重复侦察目标,进而导致侦察效率低的问题,提出了一种多无人机多目标协同侦察航迹规划算法。首先,优化了K-means聚类算法的评价标准,使目标集合的聚类结果更加稳定,同时也降低了目标被重复侦察的概率。然后,利用改进的离散粒子群算法求解侦察序列,来降低整体任务的时间代价。最后依据侦察序列生成各无人机任务航迹。仿真结果表明,该算法不仅能够有效避免目标被重复侦察,而且相较于基因算法和标准离散粒子群算法,在4 架无人机观测 30个目标的仿真条件下,将时间代价降低24%,其收敛速度较快,求解精度更高。

基于改进遗传算法的多无人机协同侦察航迹规划

针对多无人机在复杂的战场环境中如何高效侦察多种类型目标的问题,提出了一种基于改进遗传算法的多无人机协同侦察航迹规划算法。首先,根据战场环境中不同类型目标的侦察要求,建立了以整体时间代价最小为目标函数的航迹规划模型。然后,改进了遗传算法的编码、交叉和变异等操作,来实现异质型目标分配与航迹规划的集中一体化求解。最后,为了提高算法的收敛速度,在交叉和变异操作过程中,加入了适应度更新策略。仿真结果验证了该算法的可行性,而且在4架无人机观测3种类型共10个目标的仿真条件下,相较于使用双染色体编码和多重变异算子的基于对立的遗传算法,时间代价降低了5.79%,收敛速度提高近12倍,有效提高了航迹规划的精度及效率。

改进模型估计的无人机侦察视频快速拼接方法

针对提高无人机侦察视频的拼接速度与效果的问题,提出一种改进模型估计的无人机侦察视频快速拼接方法。首先,基于自适应鲁棒性尺度不变的特征检测子对视频各帧进行基于点的特征匹配。其次,提出改进的随机抽样一致性算法进行模型估计,并去除误匹配点。最后,提出侦察影像快速拼接算法,计算各影像变换到正射拼接图的单应性矩阵,完成视频序列拼接。实验结果表明:改进的随机抽样一致性算法在保证鲁棒性的同时,提高了执行速度;侦察影像快速拼接算法提高了拼接速度,同时改善了拼接效果。

基于改进人工蜂群算法的多无人机灭火任务规划

针对当前多无人机通过投放灭火弹对多处山火进行灭火救援任务规划中,因各点火情的时变而导致规划效率低下的问题,提出了一种多无人机对多火点火场灭火救援任务规划方法。首先,建立了目标价值随时间变化的多无人机任务规划模型,可实现根据指挥者的决策意图来进行合理救援。然后,根据模型提出了一种基于整数编码的改进人工蜂群算法,利用该算法求解各无人机的救援序列可以提高无人机救援效率。最后根据救援序列及预先规划的可飞路径生成各无人机的救援路径。仿真结果表明,在相同任务规模下,该方法的寻优效率较高,寻优时间仅为现有方法的15.2%;在总价值提高的情况下,完成任务的时间与现有方法相比平均缩短了4.9%。

基于模糊控制的倾转三旋翼无人机过渡模式操纵策略研究

倾转三旋翼无人飞行器作为一种特殊构型的飞行器,结合了直升机和固定翼飞行器的优点,同时具备了直升机和固定翼飞行器的操纵方式,但在过渡模式中需要对发动机短舱进行控制,造成操纵冗余问题,两套操纵方式都不适合单独使用。针对倾转三旋翼无人机过渡模式发动机短舱倾转过程中的飞行器操纵冗余问题,建立了合适的倾转三旋翼过渡模式动力模型,提出了一种新的基于模糊控制的倾转控制方法,通过与传统的倾转旋翼飞行器过渡模式操纵策略对比实验分析发现,该方法能够较好地解决倾转三旋翼无人机过渡模式中纵向高度控制问题,使倾转三旋翼无人机能够平稳高效地实现过渡模式飞行。

面向任务的无人机照相侦察航迹规划算法

针对当前无人机照相侦察获取的影像数据很难满足后端情报处理要求的问题,提出了一种面向任务的无人机照相侦察航迹规划算法。首先基于情报处理的航迹预规划,结合无人机情报处理和航迹规划的耦合关系来完成航迹参数的解算。然后提出η形转弯策略,在最小转弯半径约束下,以最小路径代价完成相邻航带间的转弯航迹规划。最后确定侦察区域内的照相序列,来实现区域全覆盖侦察。实验结果表明,较常规U形转弯策略而言,算法路径代价降低了15%左右。

一种中继无人机快速部署策略

针对任务规划中中继无人机部署效率低,部署方案无法满足最少数量要求等问题,提出了一种中继无人机快速部署策略。首先,根据最少中继节点的任务要求,建立了基于最少中继节点的部署模型。其次,优化了深度优先搜索算法的搜索方式,实现了节点间可行链路的快速搜索。最后,在人工蜂群(ABC)算法中引入快速深度优先搜索(DFS)算法,来求解最少中继节点部署方案。仿真结果表明:在相同任务规模下,所提策略的求解速度相较于改进前提高了53.56%左右,部署的中继无人机数量相较于现有方法减小了11.88%左右。

一种无人机分层族群任务规划方法

针对多类型多无人机协同作战时任务类型多、规划复杂的问题,提出了一种无人机分层族群任务规划方法。在现有的侦察、攻击和中继任务规划方法的基础上,结合各种任务需求,建立族群任务规划模型。利用多Agent的方法,对模型分层、分步进行求解,将大规模复杂问题转化为多个小规模问题,有效提高规划效率。进行仿真验证,结果表明,该方法能有效解决无人机族群对多区域多任务的实时规划问题。减少了时间成本,提高了规划效率,具有良好的工程实用性。

小型无人机模糊图像复原问题分析

首先结合实际背景,从全链路的角度研究小型无人机图像的成像过程,建立成像链路模型,然后分析影响图像成像质量的各种退化因素,归纳出运动、离焦、大气散射3种典型的模糊退化类型,并分别建立模型;最后结合工程背景,提出一种实用小型无人机典型模糊图像复原策略。

基于摆扫成像的无人机视觉侦察航迹规划方法

为解决无人机执行视频侦察任务时,存在覆盖盲区及侦察效率低的问题,提出了一种基于摆扫成像的无人机视觉侦察航迹规划方法。首先,建立了视频摆扫成像模型来求解视频摆扫周期性成像规律,提高侦察效率。然后,基于视觉成像的区域分割来实现侦察区域的分割,降低侦察区域的未覆盖率。最后,完成整个任务区域的侦察航迹规划。实验结果表明,在未指定航向的情况下,算法可给出最佳作业航向角为55°以及未覆盖率为2.10%的视频侦察航迹,有效提高了航迹覆盖率和侦察效率。

一种改进的四旋翼无人机频域参数辨识方法

针对现有的四旋翼无人机频域参数辨识方法存在的不易兼顾频带宽度与精度,且辨识过程效率较低等问题,提出了一种改进的频域辨识算法。首先,建立了悬停条件下四旋翼无人机的系统模型,然后对基于四旋翼无人机平台的实测数据采用组合窗处理得到频率响应,再将模式搜索中的K-平均聚类算法应用于辨识过程,得到四旋翼无人机状态空间模型。结果表明,该方法兼顾辨识精度与复杂度,辨识得到的模型频率响应能与四旋翼无人机实际模型较好地拟合。

基于线性矩阵不等式的线性/非线性切换自抗扰控制系统的稳定性分析

针对一类连续线性标称多输入多输出(MIMO)系统,设计基于线性/非线性切换自抗扰控制(SADRC)的解耦控制器.介绍系统模型,并针对设计的SADRC解耦控制器提出一种基于线性矩阵不等式(LMI)技术的绝对稳定性分析方法,最后通过数值仿真验证了该方法的有效性.

基于复合优化RRT的无人翼伞三维航迹规划方法

以无人翼伞山地地形空投任务为背景,针对特定环境下的航迹规划问题,提出一种基于复合优化RRT(compound optimization RRT,CO-RRT)的三维航迹规划算法.分别建立无人翼伞运动模型和三维山地地形仿真环境,定义翼伞性能约束和防撞避障规则.对常规RRT方法进行改进,通过引入基于采样扩展和运动光滑度的复合优化策略,构建基于CO-RRT的三维航迹规划方法.仿真实验表明,所提方法能够在保证飞行可行性的同时,提高航迹的光滑度和可操作性.

一种基于一致性的四旋翼无人机编队避障方法

针对一致性方法无法实现四旋翼无人机编队避障的问题,在航迹规划空间中引入势场来避免编队无人机间和编队无人机与障碍物间发生碰撞。以一致性方法为基础引导四旋翼无人机形成期望队形,为提高算法的收敛速度并且避免四旋翼无人机之间发生碰撞,增加了目标点的引力场和无人机间的斥力场;为有效避开外部环境中的障碍物,增加了障碍物的斥力场,并且构建了四旋翼无人机编队避障控制协议。仿真结果表明,新构建的控制协议能够引导编队无人机有效避开障碍物,并且能够恢复预期编队队形。

基于相似性验证与子块排序的NSST域SAR图像去噪

为了改进传统的非局部变换域合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)图像去噪算法不考虑子块关系的缺点,结合相似性验证与子块排序提出一种新的非下采样剪切波(non-subsampled shearlet transform,NSST)域SAR图像去噪算法.构造NSST域SAR图像相似块之间距离的密度分布;利用子块之间的相似性,去除相似性较低的子块;结合子块排序和最优一维滤波对SAR图像进行去噪.实验结果表明,与其他经典去噪算法相比,等效视数平均提升6.92,边缘保持指数更接近1,无参考质量评价指数平均降低2.51,能更好地保持图像边缘和纹理信息,改善图像的视觉效果.

基于SADRC的四旋翼飞行器姿态解耦控制方法

针对线性自抗扰(Linear Active Disturbance Rejection Control,LADRC)在四旋翼飞行器姿态控制中存在初始状态误差较大时可能产生“峰值”现象的问题,提出了一种基于线性/非线性自抗扰切换控制(Switch in linearnonlinear Active Disturbance Rejection Control,SADRC)四旋翼飞行器控制方法。以实验室现有的3-DOF四旋翼飞行器平台为研究对象,建立了其姿态的数学模型,引入SADRC对其基本原理进行了介绍;基于SADRC设计了四旋翼飞行器姿态解耦控制器,并对系统单通道的稳定性进行了分析;对控制方法进行了实验验证。结果表明,SADRC控制器可有效避免LADRC控制器因为初始状态误差引起的“峰值”问题,抗干扰性能进一步提高。

基于特征距离与内点的随机抽样一致性算法

为了提高随机抽样一致性算法在特征匹配中的执行速度,该文提出一种基于特征距离与内点的随机抽样一致性算法。首先提出基于特征距离的先验概率引导方法,来提高算法每步循环找到正确模型的概率。其次提出基于样本集与内点的随机抽样及计算方法,来提高算法的收敛速度。最后提出基于最大值不变的循环跳出方法,来满足所提循环方法的跳出,同时提高运行效率。通过理论证明与实验验证,该文提出的算法在保证算法鲁棒性的同时,提高了执行速度。

基于景象匹配的航摄影像二维定位方法

针对目前无人机基于景象匹配对目标定位精度低与速度慢,以及依赖任务设备的问题,提出了一种基于景象匹配的航摄影像二维定位方法。首先进行任务规划,来获取某固定区域的航摄影像。然后基于特征匹配算法来完成景象匹配。最后提出坐标解算及底图生成方法,来实现航摄影像二维定位。实验结果表明该方法提高了定位精度与速度,减小了对任务设备的依赖。因此,所提方法是一种有效的基于景象匹配的目标定位方法。

节点本振误差对分布式发射波束形成性能的影响

采用核密度估计方法,对存在本振误差时的分布式发射波束形成(DTBF)性能进行统计分析.考虑存在载波初始相位偏移、载波频率偏移、相位噪声等3个偏差项,推导了对应的任意阵平均波束图和互补累积分布函数的理论表达式,并选用衰减因子和波束图特征参数分析本振误差对远场波束性能影响.理论分析和模拟结果显示,本振误差会导致DTBF性能出现衰减,并使合成波束图的平均主瓣水平下降,主瓣变宽,旁瓣区域扩展,波束图出现高旁瓣.随着时间的增长,本振误差累积增大,所致性能衰减增大,聚集到目标方位的能量减少.

四旋翼飞行器飞行控制技术综述

四旋翼飞行器是无人飞行器的代表之一,因其成本低、性能优越,被广泛应用于军用和民用领域,本文针对四旋翼飞行控制技术进行综述。首先,通过分析四旋翼飞行器的控制特性,指出了飞行控制设计环节存在的难点。结合飞行控制技术研究现状,分析了几种常用控制方法的特点。最后,讨论了未来四旋翼飞行控制技术的发展趋势,以求为相关领域研究人员提供参考。